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建築コスト、工期半減へ グーグル発の「超」設計法

建設ITジャーナリスト 家入龍太

ケンプラッツ
米Google(グーグル)発のベンチャー企業、Flux(フラックス)は従来の常識を変える斬新な建築設計手法を開発中だ。敷地に建物の"種"となるデータを置き、広さや高さなどを調整しながら設計を進める3D(3次元)モデル作成システムと、建築関係の法規制を都市の3Dモデルと連動させて、クリック1つで建築可能な3D空間を表示するシステムを開発している。いずれも、現在のBIM(ビルディング・インフォメーション・モデル)を超えた、"ウルトラBIM"ともいえるシステムだ。

「現在の半分のコスト、半分の工期」――。米グーグルは次世代サービスを開発する研究部門「Google X」で、従来の常識を覆す画期的な建設手法を開発。新しい建設手法のプロトタイプを作成した。

このプロトタイプは、米デラウェア州に設立されたバネバー・テクノロジー(Vannevar Technology)に引き継がれた。同社はGoogle Venturesを含む複数の投資会社から出資を受け、サンフランシスコに居を構えるFlux(Flux Factory)というグーグルから独立した企業となって、2015年の事業開始に向けて開発が続けられている。

BIMによる建築設計は、従来の2次元CAD(コンピューターによる設計)に比べてかなり自動化が進んでいるとはいうものの、設計者が1つひとつの建物を設計していくことに変わりはない。しかし、Fluxはある程度、規格化された建物を現場の条件に合わせて驚異的なスピードで設計することを目指している。

Fluxが開発中の3D設計システム(資料:flux.io)

"種"から建物の3Dモデルをスピード作成

Fluxが開発している設計技術の1つは、建物の意匠、構造、設備の要素データを含んだ建物の"種(seeds)"のようなものから建物の3Dモデルを作り出す仕組みだ。

この種をパソコン上の敷地に配置するとスタンダードサイズの3Dモデルができる。このモデルを、法規制がクリアできる空間内で位置や高さ、長さなどを調整していく。

匠や構造部材、設備などの詳細部分も種の中に既に組み入れられているので、いちいち入力する必要はない。

[左]建物の種には、構造部材や設備、間取り図などがあらかじめ組み込んである [右]階段や構造部材などの細部までがモデル化されている(資料:いずれもflux.io)

また複数の棟からなる建物は、それぞれの棟の位置をずらしたり、個別に引き延ばしたりすることができる。すると、渡り廊下や鉄骨、配管なども自動的に再生され、詳細な3Dモデルができあがる。設備なども自動的に追従する仕組みだ。

建物の中心点を動かすと、その棟全体が移動し、他の棟との整合性が自動的に保たれる(資料:flux.io)

種からできたスタンダードの建物を基に、敷地の大きさや高さ規制などの条件に応じて建物を縦横高さ方向に変形させることもできる。

画面の左右には、現在の床面積や1平方フィートあたりの建設費、初期建設費、駐車場の必要台数などのデータがリアルタイムで表示され、設計要件を満たしているかをいつでも確認できる。

[左]スタンダードな建物 [中]低層化した建物 [右]大きな敷地向けに拡張した建物(資料:いずれもflux.io)

建物の3Dデータが生成される様子は、まるで植物の種から、樹木が育つようなイメージだ。成長段階に応じて幹や小枝など(構造部材)は整合性が取れた形に自動調整され、内部には細い葉脈(配管設備)が漏れなく配置される。

樹木がオレンジ、リンゴ、ナシ、クリなどのそれぞれの種から生まれるように、建築物も集合住宅、オフィスビル、ホテル、学校などの種ができるというわけだ。

3Dの"鳥かご"をクリック1つで作成

同社が開発しているもう1つのシステムは、クリック1つでその敷地に関連する法規を漏れなく調べ、3D空間上に建築可能な範囲、いわゆる"鳥かご"を表示するシステムだ。

建築物を展開できる空間は、一般的に建築関連の法令や基準によって決まる。日本の場合だと、敷地の用途地域などで規定される建ぺい率や容積率、斜線基準、天空率といったものをクリアする必要がある。

鳥かごを作るには、敷地を精密に図面化し、その敷地に関連する法規を漏れなく調べ、3D空間上で検討しなければならない。場所によっては非常に複雑な多面体となる。BIMソフトを使うと、床面積の自動集計や3Dでの斜線制限のチェック、日影解析などができるのでこの作業はかなり合理化される。

それでもかなりの手間が掛かるこの作業を、クリック1つでできるクラウドシステムをFluxは開発した。都市を3Dモデル化し、建築や都市計画に関する様々な法規制データベースと連動させた「Flux Metro」だ。

2014年10月15日(日本時間)、その第1弾として米テキサス州オースチンの中心部を対象にした試用版の「Flux Metro Austin Preview」を公開した。今後、他の都市版の同様なシステムを開発していく予定だ。

「Flux Metro Austin Preview」で自動作成された"鳥かご"(資料:flux.io)

景観基準を考慮

筆者もさっそく無料アカウントを作成し、試してみた。まず、地図上で建物を建てたい区画をクリックして選ぶ。左上のアイコンをクリックすると、等高線や航空写真などを重ねて表示できるほか、時間を指定すると周辺の建物が作り出す影の形もシミュレーションできる。

[左]地図上で選んだ区画 [中]等高線を表示したところ [右]航空写真を表示したところ(資料:いずれもflux.io)

画面左上にある茶色のビル形アイコンを選ぶと、周囲の建物や敷地が3Dで表示される。さらに黄色の四角いメニューをクリックすると法規制をクリアした建築可能な範囲を示した鳥かごが3D表示される。3D表示にするには、右クリックでドラッグする。

同時に右側のメニューには、土地の見積価格や適用される法規制の一覧表が表示される。さらに、各法規制をクリックすると、根拠となる本文などもその場で確認することができる。

表示された鳥かごと法規制など。左側の上部がカットされた鳥かごに注目(資料:flux.io)

この鳥かごは、デモ用に指定されたオースチンのある場所(203 West 10th Street, Austin, TX)に当てはまる法規制を反映したものだ。なぜか、ある高さ以上は道路に対して斜めにカットされている。

その理由は、オースチンの景観基準が考慮されているからだった。オースチンでは市内に十数カ所ある景観ポイントから、州会議事堂が見通せるようにしなければならない。その基準がデータベースに入っており、都市の3Dモデルに適用された結果、上部がカットされた鳥かごになったのだった。

[左]景観ポイントと州会議事堂をつなぐ視界の線も考慮 [右]史的樹木を避けるように設けられた鳥かごの穴(資料:いずれもflux.io)

また、鳥かごには円筒形の穴が空いた部分があるが、これは伐採が禁止されている歴史的樹木に配慮した空間だ。

2050年までに39億人分の住戸を確保

Fluxは、2050年までに地球上の人口増加と都市部への人口集中によって、39億人分の住宅が新たに必要となると説明している。今後、35年間に、100人が住める住宅なら毎日3000棟、500人が住める住宅なら毎日600棟の建設が必要になるという計算だ。

これまでは設計者が建物を1つひとつ、設計していくのが常識だった。敷地の法基準を調査して、建物を計画し、少しずつ設計を具体化、詳細化する作業をすることについて、建築関係者のほとんどは疑問を持たない。

しかし、こうした手間の掛かる方法だと、今後の住宅ニーズに十分対応できるかどうかは疑問だ。そこでまず、建築計画をスピーディーに行えるようにと、Flux Metroを開発したのだ。

オースチンをモデルにした今回のシステムは、最初の10カ所の敷地については無料で鳥かご作りを体験でき、その後は1カ所あたり100ドルの割引料金が掛かる。2015年のサービス開始後の正規料金は、1つの敷地あたり200ドルとなる予定だ。

しかし、200ドルが掛かったとしても、従来のように設計者が手作業で鳥かごを作成することに比べると、ずっとスピーディーで費用もはるかに安そうだ。

Fluxのスタッフ(写真:flux.io)

設計者の仕事が変わる

Fluxが開発している種を自動展開する3D設計システムや、鳥かご作成システムは、人口の増加と都市部への集中に対応する集合住宅の建設だけでなく、オフィスや学校、病院など様々な建物にも適用できるだろう。プレハブ資材や設備の標準化や大量生産システムとともに展開すれば、従来の「半分の工期、半分のコスト」での建築プロジェクトも可能になりそうだ。

そのとき、設計者の仕事は、1つひとつの建物を設計することから、"建物の種"を開発することに変わるのかもしれない。ビルオーナーもクルマを選ぶような感覚で、ビルの型番を選び、オプションをカタログから選ぶような建築に変わってきそうだ。

もちろん、従来型の建築手法も残るに違いない。しかし、短工期と低コストを売り物にした建築手法に対し、どのような優位性を確保していくのかを真剣に考えていく必要がある。Fluxの設計手法は、これからの建設生産システムのあり方に、大きな一石を投じるものになりそうだ

家入龍太(いえいり・りょうた)
1985年、京都大学大学院を修了し日本鋼管(現・JFE)入社。1989年、日経BP社に入社。日経コンストラクション副編集長やケンプラッツ初代編集長などを務め、2006年、ケンプラッツ上にブログサイト「イエイリ建設ITラボ」を開設。2010年、フリーランスの建設ITジャーナリストに。IT活用による建設産業の成長戦略を追求している。家入龍太の公式ブログ「建設ITワールド」は、http://www.ieiri-lab.jp/。ツイッターやFacebookでも発言している。

[ケンプラッツ2014年10月29日付の記事を基に再構成]

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